目标可靠度约束下的潜艇耐压圆柱壳优化设计

以结构目标可靠度为约束条件对潜艇耐压圆柱壳进行了优化设计研究．根据潜艇耐压圆柱壳结构的特点确定设计变量和相应的结构失效模式,并确立结构优化时的优化目标及有关约束条件,其中,可靠性约束是考虑潜艇耐压圆柱壳强度和稳定性失效的系统可靠性．推导了相应的计算公式,编制了可用于工程实际的计算机程序,并以一具体实例进行了优化设计分析,为潜艇结构的可靠性设计提供一定的理论基础．     

基于灵敏度附加项的多目标可靠性稳健优化设计

以实现多目标优化问题的可靠性稳健优化设计为目标,基于可靠性设计的随机摄动法建立可靠度约束条件,通过对目标函数和约束条件进行灵敏度分析,生成目标函数和约束函数的灵敏度附加项,建立了两种基于灵敏度附加目标函数的可靠性稳健优化设计模型;应用Matlab7.1语言的优化和符号工具箱实现机械零件的稳健设计.算例表明,本文提出的可靠性稳健优化设计方法具有较高的精度和可靠度,为机械零件的可靠性设计提供了理论依据.     

圆柱螺旋弹簧可靠性优化设计

首先分析了圆柱螺旋弹簧静强度和疲劳强度可靠性模型建立方法,推导了其可靠性计算的公式和应力强度的分布形式.其次为充分发挥零件材料的效能同时又要考虑到零件的可靠性指标,以圆柱螺旋弹簧的质量为优化的目标函数,利用机械可靠性设计和机械最优化设计方法,在弹簧常规约束和可靠性约束基础上,建立了可靠性优化设计计算模型.最后,结合优化工具和上述优化模型对具体实例进行了应用计算,并分析对比了可靠性优化设计和常规优化设计的结果,说明所提可靠性优化设计方法实用、可靠,能最大程度地满足设计要求.     

基于可靠性理论的二级圆柱斜齿轮减速器优化设计

在二级圆柱斜齿轮减速器的常规设计中引入可靠性理论,并运用相关的数学理论和优化设计方法建立了二级圆柱斜齿轮减速器可靠性优化设计的数学模型.用该模型对实例进行计算分析的结果表明,可靠性优化设计是一种更加先进实用的综合机械设计方法.     

采用增广乘子法和免疫算法的混合可靠性分析

针对传统可靠性优化设计方法在处理实际可靠性工程问题时求解精度不高或无法求解的问题,提出一种采用增广乘子法和免疫算法的混合可靠性分析方法.首先以极限状态方程为约束,以可靠性指标最小为目标函数,建立可靠性优化设计数学模型;然后利用增广乘子法将该有约束可靠性优化设计数学模型转变成无约束优化模型;最后运用免疫算法(IA)进行求解可靠性指标.通过数值算例和工程算例验证了本文方法的有效性,并在工程算例中讨论了相关性对可靠性指标的影响.     

基于鞍点逼近的车辆零部件可靠性优化设计

将可靠性理论与优化技术相结合,讨论了车辆零部件的可靠性优化设计问题,提出了可靠性优化设计的数值计算方法.在基本随机参数概率分布已知的前提下,应用鞍点逼近技术,得到了外载荷作用下随机响应的概率密度函数和分布函数.通过与Monte-Carlo方法对比分析,可知利用该方法得到的计算结果精度高,并且计算速度快.因此用鞍点逼近法计算车辆零部件的可靠度为车辆零部件的可靠性优化设计奠定了理论基础,保障了在车辆零部件的可靠性优化设计中迅速、准确地得到车辆零部件的设计信息.     

工程机械零件的可靠性优化设计

通过对机械产品可靠性的评价,分析了传统设计方法与可靠性设计方法在设计思想、设计原理上的区别.运用可靠性理论与最优化设计技术,提出了机械零部件的可靠性优化设计方法.在满足可靠度约束及结构几何约束的条件下,以体积最小作为优化目标函数进行可靠性优化设计,得到了比常规设计更为合理的设计结果.     

基于灵敏度分析的单层厚壁容器可靠性稳健优化设计

针对可靠性的稳定性问题,将可靠性优化设计理论与可靠性灵敏度分析相结合,提出可靠性稳健优化设计方法.将此法运用于单层厚壁容器设计,建立基于灵敏度分析的附加目标函数的可靠性稳健优化设计模型,并用MATLAB语言工具箱和优化工具箱实现参数求解,可迅速、准确地获得容器可靠性稳健设计信息.结果表明该方法简便易行,为提高和稳定过程设备的可靠性水平提供理论依据和应用参考.     

动作可靠性分析评价方法

机构动作失效形式多,各失效之间存在相关性,同时,基于数值计算法很难进行系统动作可靠性的分析计算.为解决这一问题,利用动作可靠性仿真数据获得各失效参数之间的相关系数,并给出了联合密度法、界限法和条件概率法求解系统可靠度的公式,进行了机构动作可靠性的综合评价.所提方法较之独立假设条件下的系统可靠度计算结果,更接近实际.     

潜艇指挥塔数学线型

潜艇指挥塔是潜艇最重要的组成部分,而其围壳型线优化设计是潜艇设计的重要步骤.不同于传统研究中将潜艇指挥塔看作横剖面是椭圆形的柱体,而是利用垂向函数法,研究了指挥塔剖面的弦长与半宽都随高度变化时横剖面为翼型的指挥塔的数学线型.针对梯形指挥塔和填角弧形指挥塔,通过求解超越方程组,得到指挥塔线型.对SUBOFF潜艇的算例,验证了所提出的潜艇指挥塔数学线型求解方法的有效性.该方法可以在缺乏母型船数据的情况下,快速获得满足静水性条件的潜艇围壳型线.     

变化环境下洪峰-洪量组合设计值计算方法研究

针对平稳性条件下洪峰-洪量组合设计值计算方法不适用于变化环境下非平稳性情形这一难题,基于时变Copula函数,构建了可综合考虑洪峰-洪量边缘分布非平稳性和变量间相关结构非平稳性的时变动态Copula多维联合分布模型,分析了洪峰-洪量联合分布规律随时间的非平稳性演变特征;基于等可靠度法和条件期望组合法,提出了变化环境下非平稳性洪峰-洪量组合设计值计算方法,实现了变化环境下指定重现期对应洪峰-洪量期望组合设计值的推求。以黄龙滩站洪峰和年最大7d洪量系列为例进行了实例分析,结果表明,洪峰-洪量联合分布规律随时间变化显著,指定重现期对应洪峰-洪量设计值的期望组合受工程使用年限影响,随使用年限的增加呈减小趋势。     

优化设计方法在结构设计中的应用

传统的结构优化设计一般都是考虑单目标，采用结构分析设计中的有限元移位法，考虑总质量最轻，总可靠性最高这两个目标函数和几何约束，应力约束这两个约束条件，对绗架结构进行多目标优化设计。     

多段原料气冷激型甲醇合成塔的定态模拟——优化设计及优化操作

以CO、CO_2平行加H_2为甲醇合成的关键反应,以CO、CO_2作为关健反应组分,建立了多段原料气冷激型甲醇合成塔催化床的一维拟均相数学模型。应用C301铜基催化剂甲醇合成的宏观动力学方程,采用Powell直接搜索法,给出达到一定产量、反应器体积最小的优化设计;同时也给出在反应器体积一定的情况下,取催化剂不同的寿命因子时,使产量达到最大的优化操作的模拟计算。由此提供了多段原料气冷激型反应器的优化设计和优化操作的方法。     

船舶结构概率损伤容限分析

损伤容限设计是一种先进的现代设计思想,为了使这种设计建立在可靠性分析的基础上,根据概率断裂力学理论,分别建立了具有裂纹型初始缺陷结构和受损结构在裂纹扩展中结构疲劳寿命及其可靠性估算的动态模型．在给出了结构设计参数的分布函数后可求得一组与结构初始损伤、结构使用年限和剩余寿命、设计应力等有关的动态可靠性曲线,由此可获得保证一定可靠度的结构的损伤容限,并在设计时选取具有给定可靠度的各种设计参数,或给定设计参数后估计所设计结构的可靠度．     

机械零件的可靠性优化设计

在分析传统设计方法与可靠性设计方法在设计思想、设计原理上的区别的基础上,将可靠性设计与优化设计结合起来,对机械零件的可靠性优化设计方法进行研究。在满足可靠度约束及结构几何约束的条件下,以机械零件具体情况最小作为优化目标函数进行可靠性优化设计,得到了比常规设计更为合理的设计结果。     

干片式制动器支撑结构的拓扑优化方法

提出了一种干片式制动器支撑结构的拓扑优化设计建模方法.基于变密度法,以支撑结构关键控制点位移最小为目标函数,建立了优化模型.通过设定关键点与其对应目标坐标之间的距离最小达到控制支撑结构关键位置变形的目的.采用关键点的权重因子来突出优化目标的主次关系.分析了三种不同设计域情况下支撑结构的拓扑构型,研究了约束条件对拓扑结构的影响规律.支撑结构优化支柱表现为一个复合孔槽结构,右下角为类三角形的通孔并且在外表面为较大的浅槽结构.结果表明在体积减少量增加的情况下,支撑结构的最大变形和最大应力会随之增加.在最大变形不变情况下,体积减少了10.2%;在体积相当的情况下,最大变形减少了9.4%;在体积减少6.0%的情况下,最大变形减少了4.1%.      

同源随机激励下基于系统动力可靠性的结构优化设计

把结构系统动力可靠性分析与最优化设计结合起来 ,以结构系统的最小质量为目标函数 ,给出了考虑在同源随机激励下多自由度线性系统总的可靠性的结构优化设计方法。运用谱分析理论 ,推导了结构系统在平稳随机过程激励下响应的统计特征 ,同时结合首次超越破坏的Possion模型计算结构系统的可靠性 ,最终采用广义乘子法得到结构系统设计变量的最优值。计算结果表明该方法是可行的     

系统可靠度的优化分配方法

对工程中常见的造价最低,效益最大,损失最小这类问题进行了探讨.对阎春宁提出的模型给出一种由对子系统的优化,实现系统可靠度的优化分配方法.     

基于MATLAB的圆柱齿轮传动的优化设计

本文利用MATLAB优化工具箱,以圆柱齿轮传动的体积最小作为目标函数,进行了圆柱齿轮传动的结构优化设计,最终得到了满足设计要求的圆柱齿轮传动的结构参数。